(57)【要約】【課題】  コア厚さを削減できるとともに、冷却風がコアのフィンとヘッダタンク間の空間をバイパスすることを抑制できる複合熱交換器を提供する。【解決手段】  並列に配置され、フィンおよび扁平チューブが交互に積層されるコア１４、１７と、チューブの積層方向に延び、それぞれのコア１４、１７の両端部が接続されるヘッダタンク１５，１８とを有し、超臨界冷凍サイクル用ガスクーラ１３のヘッダタンク１８より内側にラジエータ１２のヘッダタンク１５の突出部２０を配置するとともに、この突出部２０をガスクーラ１３のコア１７に接近させた。これにより、ヘッダタンク１８より内側にヘッダタンク１５の突出部２０に受け入れるので、ヘッダタンク１５、１８の干渉が防止される。また、ヘッダタンク１５の突出部２０がガスクーラ１３のコア１７に接近しているので、コア１７のフィンおよびヘッダタンク１８間の空間Ｓがほぼ覆われている。【選択図】  図１
2007033007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に配置され、それぞれフィンおよび扁平チューブが交互に積層される複数のコア（１４、１７）と、前記チューブの積層方向に延び、それぞれのコア（１４、１７）の両端部が接続される複数のヘッダタンク（１５，１８）とを有し、炭酸ガス冷凍サイクル用の第１熱交換器（１３）を含む複合熱交換器であって、
前記第１熱交換器（１３）のヘッダタンク（１８）より内側に、他の第２熱交換器（１２）のヘッダタンク（１５）の少なくとも一部（２０）を配置するとともに、この一部（２０）を、前記第１熱交換器（１３）のコア（１７）に接近または接触させるようにしたことを特徴とする複合熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、並列に配置された複数の熱交換用コアを有する複合熱交換器に係り、炭酸ガス（ＣＯ2）を冷媒として用いる炭酸ガス冷凍サイクル用熱交換器を含む複合熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５はエアコン用コンデンサとエンジン冷却系ラジエータとの複合熱交換器の従来例を示す正面図、図６は図５のＡ−Ａ線に沿う断面図、図７は超臨界冷凍サイクル用ガスクーラとエンジン冷却系ラジエータとの複合熱交換器の従来例を示す断面図である。
【０００３】
図５および図６に示す複合熱交換器１では、エンジン冷却系ラジエータ２およびエアコン用コンデンサ３が並列に配置されている。ラジエータ２は、扁平チューブ４およびフィン５が交互に積層されるコア６と、チューブ４の積層方向に延び、チューブ４の両端が接合される一対のヘッダタンク７とから構成され、コンデンサ３も同様である。ラジエータ２のヘッダタンク７には出入口用配管８が設けられ、コンデンサ３のヘッダタンク９には出入口用コネクタ１０が設けられている。
【０００４】
図７に示す複合熱交換器１１では、エンジン冷却系ラジエータ１２および車両前側の超臨界冷凍サイクル用ガスクーラ１３が並列に配置されており、ガスクーラ１３は車両前部に位置し、その後方にラジエータ１２が位置している。ラジエータ１２はコア１４および一対のヘッダタンク１５からなり、このヘッダタンク１５には出入口用配管１６が設けられている。ガスクーラ１３はコア１７および一対のヘッダタンク１８からなり、このヘッダタンク１８にも出入口用配管１９が設けられている。このように構成された複合熱交換器１１では、ガスクーラ１３が冷媒として炭酸ガス（ＣＯ2）を用いるため、現行冷媒を用いるエアコン用コンデンサ３と比べて、冷媒圧力が大幅に高く、しかも高圧部の冷媒温度が高いことから、大幅な耐圧強度向上が求められる。その結果、ヘッダタンク１８の内圧に対する強度を確保するのに肉厚を大幅に大きくする必要がある。
【０００５】
また、例えば特許文献１に記載されているように、ヘッダタンクに段差部を設けて、隣接する熱交換器のヘッダタンクとの干渉を回避することによりコア厚さを削減するようにした複合熱交換器が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−１２２７８５号公報（段落番号００２５、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述した図７に示す複合熱交換器１１にあっては、ヘッダタンク１８の肉厚を大幅に大きくする必要があるため、コア１７の幅よりヘッダタンク１８の幅が大きくなり、特に、複合熱交換器１１として隣り合うラジエータ１２のコア１４との間隔が広がり、複合熱交換器１１のコア厚さＤ１が大きくなってしまうという問題がある。
【０００７】
また、ガスクーラ１３を高耐圧とするため、コア１７のチューブおよびヘッダタンク１８双方に押出し材を使用する場合があるが、この場合、置きロウ材を用いるのが一般的であり、確実なロウ付けを行なうためロウ材をやや過剰に投入することになり、ロウ付け時のフィン溶けが発生しやすいため、コア１７のフィンをヘッダタンク１８から大きな間隔をおいて設置する必要がある。一方、コア１７のチューブおよびヘッダタンク１８のどちらかが押出し材ではなく、ロウ材をクラッドする場合でも、ヘッダタンク１８の熱容量が大きく、コア１７のフィン溶けが発生しやすいため、コア１７のフィンをヘッダタンク１８から大きな間隔をおいて設置する必要がある。その結果、エアコン作動時に冷却風がコア１７のフィンおよびヘッダタンク１８間の空間Ｓをバイパスしてしまうので、熱交換性能の悪化を招くという問題がある。
【０００８】
また、前述した特許文献１に記載されているものにあっては、複合熱交換器のコア厚さを削減可能であるが、エアコン作動時に冷却風がコアを通過せずに、コアのフィンおよびヘッダタンク間の空間をバイパスしてしまうので、熱交換性能の悪化を招くという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記のような従来技術を考慮してなされたもので、その目的は、複合熱交換器のコア厚さを削減できるとともに、冷却風がコアのフィンおよびヘッダタンク間の空間をバイパスすることを抑制できる複合熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため本発明は、並列に配置され、それぞれフィンおよび扁平チューブが交互に積層される複数のコアと、前記チューブの積層方向に延び、それぞれのコアの両端部が接続される複数のヘッダタンクとを有し、炭酸ガス冷凍サイクル用の第１熱交換器を含む複合熱交換器であって、前記第１熱交換器のヘッダタンクより内側に、他の第２熱交換器のヘッダタンクの少なくとも一部を配置するとともに、前記少なくとも一部を、前記第１熱交換器のコアに接近または接触させる構成にしてある。
【００１１】
このように構成した本発明では、炭酸ガス冷凍サイクル用の第１熱交換器のヘッダタンクより内側に、第２熱交換器のヘッダタンクの少なくとも一部、例えば突出部を受け入れることにより、第１熱交換器のヘッダタンクと第２熱交換器のヘッダタンクの突出部との干渉を回避して複合熱交換器のコア厚さを削減できる。また、第２熱交換器のヘッダタンクの少なくとも一部が第１熱交換器のコアに接近または接触することにより、コアのフィンおよびヘッダタンク間の空間が覆われるので、この空間を冷却風がバイパスすることを抑制できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複合熱交換器のコア厚さを削減できるとともに、冷却風がコアのフィンおよびヘッダタンク間の空間をバイパスすることを抑制できる。したがって、比較的薄型であり、かつ優れた熱交換性能を有する複合熱交換器が得られるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係る複合熱交換器の詳細を図面に基づいて説明する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る複合熱交換器を図１に示す。なお、図１において前述した図５〜図７に示すものと同等のものには同一符号を付してある。
【００１５】
図１に示すように本実施の形態の複合熱交換器では、前述した従来技術と比べて、超臨界冷凍サイクル用ガスクーラ１３のヘッダタンク１８より内側（図１の下側）に、エンジン冷却系ラジエータ１２のヘッダタンク１５の突出部２０を配置するとともに、この突出部２０をガスクーラ１３のコア１７に接近させたことが異なっており、その他の構成は基本的に同様である。
【００１６】
ラジエータ１２のヘッダタンク１５には、前記の突出部２０と、ガスクーラ１３のヘッダタンク１８の端部２１を受け入れる凹部２２と、出入口用配管１９に向かって突出する他の突出部２３とが形成されている。
【００１７】
この第１の実施の形態にあっては、ラジエータ１２のヘッダタンク１５の凹部２２に、ガスクーラ１３のヘッダタンク１８の端部２１を受け入れるとともに、ガスクーラ１３のヘッダタンク１８より内側に、ラジエータ１２のヘッダタンク１５の突出部２０に受け入れることにより、これらのヘッダタンク１５、１８の干渉を回避する。また、ラジエータ１２のヘッダタンク１５の突出部２０がガスクーラ１３のコア１７に接近しているので、突出部２０によりコア１７のフィンおよびヘッダタンク１８間の空間Ｓがほぼ覆われている。
【００１８】
このように構成した第１の実施の形態では、ヘッダタンク１５、１８の干渉を回避した状態でコア１４、１７を接近させることができるので、複合熱交換器のコア厚さＤ２を削減できる。また、ヘッダタンク１５の突出部２０でコア１７のフィンおよびヘッダタンク１８間の空間Ｓがほぼ覆われているので、この空間Ｓを冷却風がバイパスすることを抑制できる。
【００１９】
また、この第１の実施の形態では、ガスクーラ１３のヘッダタンク１８の端部２１に合わせてラジエータ１２のヘッダタンク１５に凹部２２及び突出部２０、２３を形成したので、ラジエータ１２内の容積減少と流路抵抗の増加とを抑えることができ、ラジエータ１２内を冷却水が円滑に流れることができる。
【００２０】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る複合熱交換器を図２に基づいて説明する。なお、図２において前述した図１および図５〜図７に示すものと同等のものには同一符号を付してある。
【００２１】
図２に示すように本実施の形態の複合熱交換器では、前述した図１に示す第１の実施の形態と比べて、ラジエータ１２のヘッダタンク１５の形状が異なっており、その他の構成は基本的に同様である。
【００２２】
ラジエータ１２のヘッダタンク１５には、ガスクーラ１３のヘッダタンク１８の内側に配置される突出部２４と、この突出部２４から上方に向かうにつれて配管１６側に傾斜する傾斜部２５とが形成されている。
【００２３】
このように構成した第２の実施の形態にあっても、ヘッダタンク１５、１８の干渉を回避した状態でコア１４、１７を接近させることができるので、複合熱交換器のコア厚さを削減できる。また、ヘッダタンク１５の突出部２４でコア１７のフィンおよびヘッダタンク１８間の空間Ｓがほぼ覆われているため、この空間Ｓを冷却風がバイパスすることを抑制できる。
【００２４】
また、第２の実施の形態にあっては、ラジエータ１２のヘッダタンク１５の形状をシンプルにして加工工数を削減できるとともに、ヘッダタンク１８の傾斜部２５をガスクーラ１３のヘッダタンク１８に接触させることにより、コア１７のフィンおよびヘッダタンク１８間の空間Ｓを冷却風がバイパスすることをさらに抑制できる。
【００２５】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る複合熱交換器を図３に基づいて説明する。なお、図３において前述した図１、図２および図５〜図７に示すものと同等のものには同一符号を付してある。
【００２６】
図３に示すように本実施の形態に係る複合熱交換器では、前述した図１に示す第１の実施形態と比べて、ガスクーラ１３のヘッダタンク１８の内側に、ラジエータ１２のヘッダタンク１５の全体を配置したことが異なっており、その他の構成は基本的に同様である。なお、ラジエータ１２のヘッダタンク１５は矩形の断面形状を有している。
【００２７】
このように構成した第３の実施の形態にあっても、ヘッダタンク１５、１８の干渉を回避した状態でコア１４、１７を接近させることができるので、複合熱交換器のコア厚さを削減できる。また、ヘッダタンク１５でコア１７のフィンおよびヘッダタンク１８間の空間Ｓがほぼ覆われているので、この空間Ｓを冷却風がバイパスすることを抑制できる。
【００２８】
また、この第３の実施の形態にあっては、ガスクーラ１３の出入口用配管１９を車両後方側へ向けて取り付けることができるので、出入口用配管１９を車両左右方向へ向けて取り付ける場合に比べて、出入口用配管１９を含む車両左右方向の寸法が削減できるとともに、レイアウトの自由度が大きくなる。
【００２９】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態に係る複合熱交換器を図４に基づいて説明する。なお、図４において前述した図１〜図３および図５〜図７に示すものと同等のものには同一符号を付してある。
【００３０】
図４に示すように本実施の形態の複合熱交換器では、前述した図３に示す第３の実施の形態と比べて、ラジエータ１２のヘッダタンク１５の断面形状が異なっており、その他の構成は基本的に同様である。ヘッダタンク１５は、コア１４に接続されるコア接続部２６と、このコア接続部２６より後方へ突出し、出入口用配管１６に接続される配管接続部２７とから構成されている。
【００３１】
このように構成した第４の実施の形態にあっても、ヘッダタンク１５、１８の干渉を回避した状態でコア１４、１７を接近させることができるので、複合熱交換器のコア厚さを削減できる。また、ヘッダタンク１５のコア接続部２６でコア１７のフィンおよびヘッダタンク１８間の空間Ｓがほぼ覆われているので、この空間Ｓを冷却風がバイパスすることを抑制できる。
【００３２】
この第４の実施の形態では、ヘッダタンク１５のコア接続部２６の高さが小さいため、ガスクーラ１３のコア１７のデッドスペース（フィン-ヘッダタンク間の熱交換に寄与しない部分）を少なくできるので、熱交換性能の低下を生じることがない。また、上記した配管接続部２７の下面を傾斜させて後方に向うにしたがって配管接続部２７が次第に広がるように形成したので、冷却風の流れを妨げることを抑制することができる。
【００３３】
なお、上記第１〜第４の実施の形態にあっては、超臨界冷凍サイクル用ガスクーラ１３により炭酸ガス冷凍サイクル用の第１熱交換器を構成する場合を例示したが、他の炭酸ガス冷凍サイクル用熱交換器を備える場合も同様であり、また、エンジン冷却系ラジエータ１２により第２熱交換器を構成する場合を例示したが、燃料電池車、ハイブリッド車等に用いられる他の熱交換器を備える場合も同様である。
【００３４】
さらに、上記第１の実施の形態にあっては、ラジエータ１２のヘッダタンク１５の突出部２０をガスクーラ１３のコア１７に接近させた場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、突出部２０をガスクーラ１３のコア１７に接触させた場合も同様である。また、上記第２〜第４の実施形態にあっても、それぞれ同様である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、比較的薄型であり、かつ優れた熱交換性能を有する複合熱交換器が得られるという効果があるので、炭酸ガス（ＣＯ2）を冷媒とする炭酸ガス冷凍サイクル用のガスクーラや蒸発器を含む複合熱交換器に適用でき、その他通常の冷凍サイクル装置や車両エンジン用のクーラの用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る複合熱交換器を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る複合熱交換器を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る複合熱交換器を示す断面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る複合熱交換器を示す断面図である。
【図５】エアコン用コンデンサとエンジン冷却系ラジエータとの複合熱交換器の従来例を示す正面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図７】超臨界冷凍サイクル用ガスクーラとエンジン冷却系ラジエータとの複合熱交換器の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１２  エンジン冷却系ラジエータ（第２熱交換器）
１３  超臨界冷凍サイクル用ガスクーラ（第１熱交換器）
１４  コア
１５  ヘッダタンク
１６  出入口用配管
１７  コア
１８  ヘッダタンク
１９  出入口用配管
２０  突出部
２２  凹部
２３  突出部
２４  突出部
２５  傾斜部
２６  コア接続部
２７  配管接続部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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